JP4868279B2 - Anti-icing device for vacuum line, polishing device using anti-icing device for vacuum line, and device manufacturing method using this polishing device - Google Patents
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Description
本発明は、真空ラインの氷結防止装置、この真空ラインの氷結防止装置を用いた研磨装置及びこの研磨装置を用いたデバイス製造方法に関する。 The present invention relates to an anti-icing device for a vacuum line, a polishing apparatus using the anti-icing device for a vacuum line, and a device manufacturing method using the polishing apparatus.
真空吸着装置は真空源から真空ライン内の空気を吸引することにより、真空ラインの端部に繋がる吸着部材の真空吸着面に吸着力を発生させる。このような真空吸着装置は例えば、半導体ウエハの鏡面研磨を行うCMP(Chemical Mechanical Polishing;化学的機械的研磨)装置における、半導体ウエハを保持する定盤や、研磨パッドが貼付けられた研磨体を保持する研磨ヘッドなどに用いられている。 The vacuum suction device generates suction force on the vacuum suction surface of the suction member connected to the end of the vacuum line by sucking air in the vacuum line from a vacuum source. Such a vacuum suction apparatus holds, for example, a surface plate for holding a semiconductor wafer and a polishing body to which a polishing pad is attached in a CMP (Chemical Mechanical Polishing) apparatus that performs mirror polishing of a semiconductor wafer. It is used for polishing heads.
このような真空吸着装置では、真空吸着面の洗浄時等において真空源が吸引する空気に水分が混入することがある。このため、真空ラインには水分離装置が介装されるが(例えば、下記の特許文献参照)、装置の使用環境(室内温度や湿度等)によっては真空ライン内に吸い込まれた水分の一部が気化することにより真空ライン内の温度が下がり、残りの水分が氷結してしまうことがある。このような真空ラインの氷結を防止するため、真空ラインを二重配管構造にして断熱性を持たせ、真空ライン内の温度が極端に低下することがないようにしたものが知られている。
しかしながら、上記のように真空ラインを二重配管構造にすることは装置全体の大きなコストアップに繋がり、装置重量も大幅に増加するという問題がある。 However, there is a problem in that the vacuum line having a double piping structure as described above leads to a large cost increase of the entire apparatus and a significant increase in the weight of the apparatus.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成により、真空ラインの氷結を防止できるようにした真空ラインの氷結防止装置を提供することを目的としている。また本発明は、この真空ラインの氷結防止装置を用いた研磨装置及びこの研磨装置を用いたデバイス製造方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an anti-icing device for a vacuum line that can prevent icing of the vacuum line with a simple configuration. It is another object of the present invention to provide a polishing apparatus using the vacuum line anti-icing device and a device manufacturing method using the polishing apparatus.
本発明に係る真空ラインの氷結防止装置は、真空源が吸引する空気の通路であり、真空源と真空吸着装置とを繋ぐ真空ラインに接続され、真空源により吸引された空気に混入した水分が真空ライン内で氷結しないようにするための真空ラインの氷結防止装置であって、真空源と真空吸着装置との間で真空ラインから分岐して延びて設けられた純水供給ラインと、純水供給ラインに接続され、真空源による吸引が行われている状態で、純水供給ラインを介して真空ライン内に純水を供給することにより、真空ライン内の温度を純水とほぼ同程度の温度に保持する純水供給手段とを備える。この真空ラインの氷結防止装置においては、純水供給ラインに介装され、純水供給手段より真空ライン内に供給される純水の流量を調整する純水流量調整手段を備えていることが好ましい。 Water ice protection apparatus for a vacuum line according to the present invention, the Ri passage der air vacuum source sucks, is connected to a vacuum line connecting the vacuum source and the vacuum suction device, mixed with air sucked by the vacuum source Is an anti-icing device for a vacuum line for preventing freezing in the vacuum line, and a pure water supply line provided to branch from the vacuum line and extend between the vacuum source and the vacuum suction device , By supplying pure water into the vacuum line through the pure water supply line while being connected to the water supply line and being sucked by the vacuum source , the temperature in the vacuum line is approximately the same as that of pure water. And pure water supply means for maintaining the temperature at a predetermined temperature. In this anti-icing device for a vacuum line, it is preferable to include a pure water flow rate adjusting unit that is interposed in the pure water supply line and adjusts the flow rate of pure water supplied from the pure water supply unit into the vacuum line. .
また本発明に係る研磨装置は、研磨対象物を保持する定盤と、研磨体を保持する研磨ヘッドとを備える。そして、研磨ヘッドにより保持した研磨体を定盤に保持した研磨対象物に接触させて研磨対象物の研磨を行う研磨装置において、研磨対象物を定盤に保持する研磨対象物保持手段が、真空ラインを介して空気を吸引することにより研磨対象物を定盤に真空吸着させる真空吸着装置からなり、その真空ラインに上記本発明に係る真空ラインの氷結防止装置が適用される。或いは、研磨体を研磨ヘッドに保持する研磨体保持手段が、真空ラインを介して空気を吸引することにより研磨体を研磨ヘッドに真空吸着させる真空吸着装置からなり、その真空ラインに上記本発明に係る真空ラインの氷結防止装置が適用される。 In addition, a polishing apparatus according to the present invention includes a surface plate that holds an object to be polished and a polishing head that holds a polishing body. In the polishing apparatus for polishing the polishing object by bringing the polishing body held by the polishing head into contact with the polishing object held on the surface plate, the polishing object holding means for holding the polishing object on the surface plate is a vacuum. It consists of a vacuum suction device that sucks a polishing object onto a surface plate by sucking air through the line, and the anti-freezing device for a vacuum line according to the present invention is applied to the vacuum line. Alternatively, the polishing body holding means for holding the polishing body on the polishing head comprises a vacuum suction device that sucks the polishing body onto the polishing head by sucking air through the vacuum line, and the vacuum line includes the above-described present invention. Such an anti-icing device for a vacuum line is applied.
また本発明に係るデバイス製造方法は、上記本発明に係る研磨装置を用いて研磨対象物の表面を研磨加工する工程を有する。 The device manufacturing method according to the present invention includes a step of polishing the surface of the object to be polished using the polishing apparatus according to the present invention.
本発明に係る真空ラインの氷結防止装置によれば、簡単な構成により、真空ラインが氷結するのを防止することができる。また、本発明に係る研磨装置によれば、効率のよい研磨を行うことができる。また、本発明に係るデバイス製造方法によれば、研磨工程のスループットを向上させることができる。 According to the anti-icing device for a vacuum line according to the present invention, it is possible to prevent the vacuum line from icing with a simple configuration. Further, according to the polishing apparatus of the present invention, efficient polishing can be performed. Further, according to the device manufacturing method of the present invention, the throughput of the polishing process can be improved.
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明する。図1は本発明の一実施形態に係る真空ラインの氷結防止装置及びこの氷結防止装置が適用されたCMP装置を示している。このCMP装置1は本発明に係る研磨装置の一実施形態に相当するものであり、研磨対象物である半導体ウエハWを水平姿勢に保持する定盤10と、この定盤10の上方に設けられた研磨工具20とを備えて構成される。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an anti-icing device for a vacuum line according to an embodiment of the present invention and a CMP apparatus to which the anti-icing device is applied. The
定盤10は上下方向に延びて設けられた回転支柱11の上端に取付けられており、回転支柱11を軸まわりに駆動することによって水平面内で回転させることができる。定盤10の内部には定盤10の上面10aに開口する定盤内真空管路12が設けられており、定盤10の上面は半導体ウエハWを真空吸着保持する真空吸着面となっている。
The
研磨工具20は研磨ヘッド21と研磨体24とからなる。研磨ヘッド21は上下方向に延びたスピンドル22と、このスピンドル22の下端に取付けられた胴部23とから構成される。研磨体24は円板状のプレート部材25と、このプレート部材25の下面25aに取付けられた研磨パッド26とからなり、プレート部材25の上面が研磨ヘッド21の胴部23の下面23aに保持される。研磨パッド26は不織布やウレタン等を原材料として構成されており、プレート部材25とほぼ同じ直径を有する薄い円盤状に成形されている。研磨パッド26は消耗品であるため、接着剤や両面テープ等によりプレート部材25の下面25aに着脱自在に取付け可能である。
The
研磨ヘッド21のスピンドル22は、図示しない複数のモータにより定盤10に対して三次元的に移動できるとともに、自身の中心軸(上下軸)まわりに回転できるようになっている。
The
研磨対象物である半導体ウエハWを定盤10に保持する手段(研磨対象物保持手段)は、真空源31と、定盤10の上面(真空吸着面)10aに開口する前述の定盤内真空管路12と、真空源31と定盤内真空管路12とを繋いで真空源31が吸引する空気の通路となる真空ライン32とを備えて構成される真空吸着装置30からなる(図1参照)。この実施形態では、真空ライン32はマニホールド部32aから複数の分岐路が延びて設けられており、各分岐路は各々上述のCMP装置1に繋がっている。また、真空ライン32の水を分離して除去する水分離装置は真空源31に含まれているものとする。
The means (polishing object holding means) for holding the semiconductor wafer W, which is the object to be polished, on the
このような構成のCMP装置1を用いて半導体ウエハWの鏡面研磨を行うには、先ず、真空源31より真空ライン32内の空気を吸引して半導体ウエハWを定盤10の上面(真空吸着面)10aに真空吸着させる。これにより半導体ウエハWは被研磨面が上方に向くように定盤10に保持された状態となる。半導体ウエハWはその中心が定盤10の回転中心と一致するように設置される。半導体ウエハWが定盤10に保持されたら定盤10を水平面内で回転させ、続いて研磨ヘッド21を水平面内で回転させる。研磨ヘッド21が回転を始めたら研磨ヘッド21全体を降下させ、研磨パッド26を半導体ウエハWの被研磨面に上方から接触させる。研磨パッド26が半導体ウエハWの被研磨対面と接触して半導体ウエハWの研磨が始まったら、研磨ヘッド21全体を半導体ウエハWと研磨パッド26との接触面と平行な方向(すなわち水平方向)に揺動移動させて被研磨面の全体を研磨していく。この半導体ウエハWの研磨中においては、図示しないスラリー供給装置よりスラリー(研磨液)を半導体ウエハWの被研磨面上に供給する。このように、定盤10に保持された半導体ウエハWの被研磨面は、研磨液の供給を受けつつ、半導体ウエハW自身の回転運動と研磨ヘッド21の(すなわち研磨パッド26の)回転及び揺動運動とにより全体が満遍なく研磨され、半導体ウエハWの被研磨面は高精度に平坦化(鏡面研磨)される。
In order to perform mirror polishing of the semiconductor wafer W by using the
真空ライン32には、真空源31により吸引された空気内に混入した水分が真空ライン32内で氷結しないようにするための氷結防止装置40が備えられている。この真空ライン32の氷結防止装置40は図1に示すように、真空ライン32から分岐して延びて設けられた純水供給ライン41と、純水供給ライン41を介して真空ライン32内に純水を供給する純水供給源(純水供給手段)42と、純水供給ライン41に介装されて純水供給源42より真空ライン32内に供給される純水の流量を調整する純水流量調整弁(純水流量調整手段)43とを備えて構成される。
The
純水は、真空源31により真空ライン32内の空気が吸引され始めた後、純水供給源42から真空ライン32内に供給される。真空ライン内32に供給された純水は空気とともに真空源31により吸引され、真空ライン32における純水供給ライン41の接続部から真空源31までの間の領域において、真空源31側に向かって流れる純水の流れが形成される(図1中に示す氷結防止対象領域参照)。この純水の流れが形成される真空ライン32内の領域では、その温度が純水とほぼ同程度の温度に保たれることになるため、真空ライン32内に混入した水分は気化せず、氷結が防止される。
The pure water is supplied from the pure
ここで、純水供給源42より真空ライン32内に供給される純水の流量が小さ過ぎる場合には、真空ライン32内の温度を純水とほぼ同程度の温度に保持することができなくなるので、上述の純水流量調整弁43によって、純水供給源42から真空ライン32内に供給される純水の流量が調整される。純水流量調整弁43は例えばリニアな流量制御が可能な電磁比例制御弁から構成されており(図1参照)、図示しない制御装置からスプールの駆動量制御を行うことにより、純水供給源42から真空ライン32内に供給される純水の流量が調整される。ここで、純水流量調整弁43により適切な流量の純水が供給されているか否かは、純水供給ライン41における純水流量調整弁43の下流側(真空源31側)に設けられた流量計44が計測する純水の流量に基づいて上述の制御装置が判断する。そして制御装置は、純水の流量が適切な値になるように、純水流量調整弁43のスプール動作を制御(フィードバック制御)する。なお、真空ライン32内の温度の低下を十分に防ぎ得る適切な純水の流量は、実験等を行って予め決定しておく。
Here, when the flow rate of pure water supplied into the
純水供給源42から供給される純水の温度は常温(20〜25℃程度)であることが好ましいが、真空ライン32内に混入した水分が凍らない温度であれば特に限定されない。但し、純水の温度が常温よりもかなり低い場合には、その供給した純水自体が凍り易くなるので、真空ライン32内に供給する純水の流量を多めにする必要がある。
The temperature of the pure water supplied from the pure
また、図1に示すように、真空ライン32中には真空計(圧力センサ)46が設けられており、真空ライン32内の圧力を計測し得るようになっている。この真空計46による検出情報、すなわち真空ライン32内の圧力は前述の制御装置に入力されるようになっており、制御装置はこの真空計46からの検出情報に基づいて、真空ライン32内の圧力が所定圧力よりも高く(真空度が小さく)なっていることを検知したときには、真空源31による真空吸引作動そのものが停止されたか、或いは真空系統にトラブルが発生したと判断して、純水供給源42から真空ライン32内への純水供給を停止させようになっている。これは、真空源31により吸引されて流れが形成されることのない純水を真空ライン32内に供給すると、真空ライン32内が純水で満たされて装置が故障する原因となるからである。
As shown in FIG. 1, a vacuum gauge (pressure sensor) 46 is provided in the
このように本実施形態に示した真空ライン32の氷結防止装置40は、真空ライン32から分岐して延びた純水供給ライン41を介して真空ライン32内に純水を供給するようになっており、真空ライン内32に供給された純水は真空源31に吸引されて真空源31側に流れ、真空ライン32内を真空源31側へ向かう純水の流れが形成される。これにより真空ライン32(の氷結防止対象領域)は、純水とほぼ同程度の温度(すなわち真空ライン32内に氷結が生じない温度)に保持されることになる。このため、その領域の氷結が防止され、真空ライン32が詰まったり、真空吸入時の吸入抵抗が増加したりするような不都合の発生を防ぎ得る。また、従来のように真空ラインを二重配管構造にするよりも構成が簡単であり、コストアップと重量増大とを抑えることができる。また、このような真空ライン32の氷結防止装置40を備えた研磨装置(ここではCMP装置1)によれば、効率のよい研磨を行うことが可能である。
As described above, the
次に、本発明に係るデバイス製造方法の実施形態について説明する。図2は半導体デバイスの製造プロセスを示すフローチャートである。半導体製造プロセスをスタートすると、先ずステップS200で次に挙げるステップS201〜S204の中から適切な処理工程を選択し、いずれかのステップに進む。ここで、ステップS201はウエハの表面を酸化させる酸化工程である。ステップS202はCVD等によりウエハ表面に絶縁膜や誘電体膜を形成するCVD工程である。ステップS203はウエハに電極を蒸着等により形成する電極形成工程である。ステップS204はウエハにイオンを打ち込むイオン打ち込み工程である。 Next, an embodiment of a device manufacturing method according to the present invention will be described. FIG. 2 is a flowchart showing a semiconductor device manufacturing process. When the semiconductor manufacturing process is started, first, in step S200, an appropriate processing process is selected from the following steps S201 to S204, and the process proceeds to any step. Here, step S201 is an oxidation process for oxidizing the surface of the wafer. Step S202 is a CVD process for forming an insulating film or a dielectric film on the wafer surface by CVD or the like. Step S203 is an electrode forming process for forming electrodes on the wafer by vapor deposition or the like. Step S204 is an ion implantation process for implanting ions into the wafer.
CVD工程(S202)若しくは電極形成工程(S203)の後で、ステップS205に進む。ステップS205はCMP工程である。CMP工程では前述の本発明に係る研磨装置(CMP装置1)により、層間絶縁膜の平坦化や半導体デバイス表面の金属膜の研磨、誘電体膜の研磨によるダマシン(damascene)の形成等が行われる。 After the CVD process (S202) or the electrode formation process (S203), the process proceeds to step S205. Step S205 is a CMP process. In the CMP process, the above-described polishing apparatus (CMP apparatus 1) according to the present invention performs planarization of the interlayer insulating film, polishing of the metal film on the surface of the semiconductor device, formation of damascene by polishing of the dielectric film, and the like. .
CMP工程(S205)若しくは酸化工程(S201)の後でステップS206に進む。ステップS206はフォトリソグラフィ工程である。この工程ではウエハへのレジストの塗布、露光装置を用いた露光によるウエハへの回路パターンの焼き付け、露光したウエハの現像が行われる。更に、次のステップS207は現像したレジスト像以外の部分をエッチングにより削り、その後レジスト剥離が行われ、エッチングが済んで不要となったレジストを取り除くエッチング工程である。 After the CMP process (S205) or the oxidation process (S201), the process proceeds to step S206. Step S206 is a photolithography process. In this step, a resist is applied to the wafer, a circuit pattern is printed on the wafer by exposure using an exposure apparatus, and the exposed wafer is developed. Further, the next step S207 is an etching process in which a portion other than the developed resist image is etched away, and then the resist is peeled off to remove the unnecessary resist after etching.
次に、ステップS208で必要な全工程が完了したかを判断し、完了していなければステップS200に戻り、先のステップを繰り返してウエハ上に回路パターンが形成される。ステップS208で全工程が完了したと判断されればエンドとなる。 Next, it is determined in step S208 whether all necessary processes are completed. If not completed, the process returns to step S200, and the previous steps are repeated to form a circuit pattern on the wafer. If it is determined in step S208 that all processes have been completed, the process ends.
本発明に係るデバイス製造方法では、CMP工程において上記本発明に係る研磨装置(CMP装置1)を用いて半導体ウエハWの表面を研磨加工する工程を有しているため、研磨工程(CMP工程)のスループットが向上する。これにより、従来のデバイス製造方法に比べて低コストでデバイス(ここでは半導体デバイス)を製造することができるという効果がある。なお、上記半導体デバイス製造プロセス以外の半導体デバイス製造プロセスのCMP工程に本発明に係る研磨装置(CMP装置1)を用いてもよい。また、本発明に係るデバイス製造方法により製造された半導体デバイスでは、高スループットで製造されるので、低コストの半導体デバイスとなる。また、本発明に係るデバイス製造方法は、研磨対象物を半導体ウエハ以外のもの、例えば液晶基板等とすることにより、半導体デバイス以外のデバイスを低コストで製造できることは勿論である。 Since the device manufacturing method according to the present invention includes a step of polishing the surface of the semiconductor wafer W using the polishing apparatus (CMP apparatus 1) according to the present invention in the CMP step, the polishing step (CMP step). Throughput is improved. Thereby, there is an effect that a device (here, a semiconductor device) can be manufactured at a low cost as compared with the conventional device manufacturing method. Note that the polishing apparatus (CMP apparatus 1) according to the present invention may be used in a CMP process of a semiconductor device manufacturing process other than the semiconductor device manufacturing process. Moreover, since the semiconductor device manufactured by the device manufacturing method according to the present invention is manufactured at a high throughput, it becomes a low-cost semiconductor device. The device manufacturing method according to the present invention can of course manufacture devices other than semiconductor devices at a low cost by using an object to be polished other than a semiconductor wafer, such as a liquid crystal substrate.
これまで本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の範囲は上述の実施形態に示されたものに限定されない。例えば、上述の実施形態では、本発明に係る真空ラインの氷結防止装置が半導体ウエハW(研磨対象物)を定盤10に保持する研磨対象物保持手段を構成する真空吸着装置に適用された例を示したが、研磨体24を研磨ヘッド21に保持する手段(研磨体保持手段)を真空吸着装置によって構成したうえで、その真空吸着装置に本発明に係る真空ラインの氷結防止装置を適用することも可能である。この場合、研磨体保持手段を構成する真空吸着装置は、例えば、研磨ヘッド21の内部を延びて胴部23の下面23aに開口する研磨ヘッド内真空管路と、この研磨ヘッド内真空管路に繋げられた真空ラインとを有し、この真空ラインを介して空気を吸引することにより研磨体24を研磨ヘッド21の胴部23の下面(真空吸着面)23aに真空吸着させる構成となる。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described so far, the scope of the present invention is not limited to those shown in the above-described embodiments. For example, in the above-described embodiment, an example in which the anti-icing device for a vacuum line according to the present invention is applied to a vacuum suction device that constitutes a polishing object holding unit that holds a semiconductor wafer W (polishing object) on the
また、本発明に係る真空ラインの氷結防止装置が適用される研磨装置は上述のCMP装置1に限られず、他の研磨装置に対しても適用することが可能である。更には真空ラインを備えた装置であれば、研磨装置以外の装置にも本発明に係る真空ラインの氷結防止装置を適用することが可能である。
Further, the polishing apparatus to which the anti-icing device for a vacuum line according to the present invention is applied is not limited to the above-described
1 CMP装置
10 定盤
21 研磨ヘッド
24 研磨体
30 真空吸着装置
31 真空源
32 真空ライン
40 氷結防止装置
41 純水供給ライン
42 純水供給源
43 純水流量調整弁
W 半導体ウエハ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記真空源と前記真空吸着装置との間で前記真空ラインから分岐して延びて設けられた純水供給ラインと、
前記純水供給ラインに接続され、前記真空源による吸引が行われている状態で、前記純水供給ラインを介して前記真空ライン内に純水を供給することにより、前記真空ライン内の温度を純水とほぼ同程度の温度に保持する純水供給手段とを備えたことを特徴とする真空ラインの氷結防止装置。 Ri passage der air vacuum source sucks, is connected to a vacuum line connecting the vacuum source and the vacuum suction device, water mixed in the air sucked by the vacuum source is prevented from freezing in the vacuum line An anti-icing device for a vacuum line for
A pure water supply line provided to extend from the vacuum line between the vacuum source and the vacuum suction device ;
By supplying pure water into the vacuum line via the pure water supply line while being connected to the pure water supply line and being suctioned by the vacuum source , the temperature in the vacuum line is increased. An anti-icing device for a vacuum line, comprising pure water supply means for maintaining a temperature substantially the same as that of pure water.
前記研磨対象物を前記定盤に保持する研磨対象物保持手段が、真空ラインを介して空気を吸引することにより前記研磨対象物を前記定盤に真空吸着させる真空吸着装置からなり、前記真空ラインに請求項1又は2に記載の真空ラインの氷結防止装置が適用されたことを特徴とする研磨装置。 A polishing plate for holding the polishing object; and a polishing head for holding the polishing body, wherein the polishing body held by the polishing head is brought into contact with the polishing object held on the platen to In a polishing apparatus that performs polishing,
The polishing object holding means for holding the polishing object on the surface plate comprises a vacuum suction device for vacuum-adsorbing the polishing object on the surface plate by sucking air through a vacuum line, and the vacuum line A polishing apparatus, wherein the anti-icing device for a vacuum line according to claim 1 is applied.
前記研磨体を前記研磨ヘッドに保持する研磨体保持手段が、真空ラインを介して空気を吸引することにより前記研磨体を前記研磨ヘッドに真空吸着させる真空吸着装置からなり、前記真空ラインに請求項1又は2に記載の真空ラインの氷結防止装置が適用されたことを特徴とする研磨装置。 A polishing plate for holding the polishing object; and a polishing head for holding the polishing body, wherein the polishing body held by the polishing head is brought into contact with the polishing object held on the platen to In a polishing apparatus that performs polishing,
The polishing body holding means for holding the polishing body on the polishing head includes a vacuum suction device that sucks air onto the polishing head by sucking air through a vacuum line, and the vacuum line includes the vacuum suction device. A polishing apparatus to which the anti-icing device for a vacuum line according to 1 or 2 is applied.
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